Сварка алюминия аргоном как бизнес

Чтобы не допустить ошибок при выборе способа и метода сваривания металла, выясняют его свойства.

Почему алюминий рациональней варить аргоном, какие свойства металла обусловили это

Выбор аргоновой сварки для алюминия вызван следующими характеристиками:

1. Высокая скорость окисления. Это вызывает появление на поверхности тугоплавкой оксидной плёнки. Если температура плавления алюминия 650 ̊С, для окисла потребуется больше 2000 ̊С. При режиме постоянного тока плёнка погружается в расплав и ухудшает качество сварного шва. Поэтому для получения надёжного соединения создают защитную среду, для которой аргон – оптимальный вариант. Перед плавлением поверхность зачищают от окислов.
2. При нагревании алюминий не меняет цвета, что мешает визуальному контролю. Это свойство часто приводит к сквозным прожогам изделий. Чтобы этого не случилось, работы доверяют квалифицированным сварщикам.
3. Большая усадка, что приведёт к трещинам в зоне сварной ванны. К соединению подают больше, чем обычно, сварочной проволоки.

Технология сварки алюминия с помощью аргона

По степени механизации аргоновую технологию соединения подразделяют на ручную и полуавтоматическую. Рассмотрим первую.

Постройка бизнеса с нуля на сварке Аргоном

Подготовка металла

Алюминий зачищают от окислов и грязи металлической щёткой или наждачной бумагой. Щётками работают только с этим металлом, чтобы не допустить попадания в зону сварки частиц других материалов – это уменьшит надёжность шва.

Применяют и химический метод зачистки деталей. Для этого в литр воды добавляют по 50 г едкого технического натра и фтористого натрия. Обработка сохраняет чистоту изделий на несколько дней. Для этого детали:

• промывают растворителем;
• протравливают едкой щелочью;
• промывают водой;
• сушат;
• прокаливают 15-20 минут при температуре 300 ̊C.

Режимы аргонодуговой сварки алюминия и необходимое оборудование

Режим процесса определяют род, полярность и величина тока. Для соединения изделий из алюминия применяют переменный или постоянный токи прямой полярности. Величина его зависит от диаметра электрода, толщины и вида металла, что отображено в таблице.

Для определения режима важны и следующие параметры:

1. Напряжение дуги – зависит от её длины. Рекомендуют от 1,5 до 3 мм, тогда напряжение составит 11-14 В.
2. Скорость сварки – определяется исполнителем исходя из формы и толщины шва.
3. Расход аргона – так, чтобы хватило на весь процесс без необходимости прерывания и достаточно для защиты зоны шва от окисления.
4. Расстояние между электродом и соплом горелки. Для стыковых соединений – 3-5 мм, тавровых и угловых – 5-8.

Комплект оборудования включает:

• источник напряжения – трансформатор или инвертор;
• горелка для плавящегося электрода или вольфрамового прутка;
• осциллятор для розжига дуги;
• баллон с газом и редуктор;
• средства защиты и расходные материалы.

Оборудование заводского изготовления стоит от 10 до 500 тысяч в зависимости от потребительских свойств и рабочих параметров, а также степени механизации процесса.

Заточка электрода, процесс сварки

Электроды различают по добавкам в их составе. Для сварки алюминия используют маркированные и с концами, окрашенными в следующие цвета:

Затачивают под конус при сварке постоянным током, с закруглённой вершиной – при переменном режиме. Длина заточенной части от 0,5 до 2 диаметров электрода: если длина заточки больше, ширина зоны проплавления получится меньше, чем требуется для качественного соединения; если заточка мала – снизится глубина проплавления. Риски, возникающие при заточке, влияют на стабильность дуги, поэтому конус лучше отполировать.

Таблицы настроек параметров в заводской комплектации закреплены на корпусах установок. После её включения регулируют силу тока. По числу в названии установки определяют его максимальное значение. Например, в маркировке аппарата модели Kemppi MasterTig MLS 3003 ACDC цифры 3003 означают, что оборудование позволяет сваривать токами до 300 ампер при 30-процентном цикле загрузки и температуре окружающего воздуха 40 ̊C.

Прежде чем зажечь дугу, регулируют подачу газа, чтобы процесс шёл с самого начала в защитной среде. Аппаратом Kemppi MasterTig MLS 3003 ACDC работу ведут не дольше трёх минут, после чего, чтобы не перегреть, делают перерыв 5-7 минут. Затем выставляют режим плавного уменьшения тока (заварки кратера), в нашем случае 6-7 секунд. Это конечный участок сварного шва в 5-10 мм, высоту которого плавно уменьшают до нуля. Чтобы усадочная раковина в конце шва не получилась глубокой, подают большее количество присадочного материала.

Дальше задают время выхода газа от 1 до 30 секунд с шагом в одну секунду: аргона должно хватить, чтобы в сварочную ванну от начала до конца не поступал кислород. Поэтому горелку сразу после прерывания струи поднимать не рекомендуют.

Источник: elsvarkin.ru

Сварка алюминия аргоном: ровный и эстетичный шов, надёжное соединение. Технология процесса

Сварка алюминия аргоном — сложный процесс, имеющий как преимущества, так и недостатки. При работе нужно учитывать все свойства «капризного» металла. Однако только с помощью аргоновой сварки получаются эстетичные и прочные соединения, не требующие последующей обработки. Качество работы зависит от правильности выбора аппарата, электродов и соблюдения технологии.

Особенности сварки в аргоновой среде

При соединении алюминиевых деталей учитывают следующие моменты:

1. Металл быстро вступает в химические реакции. Под воздействием воздуха поверхности заготовок покрываются оксидным налетом. Он расплавляется при температуре более +2000 ⁰C, основной металл — при +660 ⁰C. При попадании твердых частиц оксидной пленки в сварной шов характеристики соединения ухудшаются.
2. Аргонодуговая сварка алюминия и его сплавов — трудно контролируемый процесс, т. к. цвет материала не меняется при расплавлении.
3. Металл характеризуется гигроскопичностью. Он впитывает влагу, при нагреве она начинает испаряться с поверхности, прочность соединения снижается.
4. Из-за увеличенного коэффициента расширения при охлаждении сварной шов может покрыться трещинами или искривиться. Для снижения усадки выполняют соединение с высоким расходом проволоки или подваривают готовый шов.
5. При неправильной настройке подачи и давления аргона расплавленный металл вспенивается, формирование шва затрудняется.

Аргонодуговая сварка по принципу работы представляет собой сочетание газовой и электрической сварки. От первой она получила способ защиты соединяемых областей, от второй — формирование электрической дуги, передающей металлу тепловую энергию.

Практика сварки алюминия аргоном

Процесс WIG/TIG с использованием аргона и инвертора в качестве источника создания необходимой тепловой мощности требует известных навыков. Среди них стоит отметить следующие:

1. Плотность аргона значительно выше плотности воздуха, поэтому вертикальное соединение таким способом алюминиевых конструкций невозможно. При крайней необходимости в баллон с аргоном добавляется некоторое количество гелия.
2. Перемещение сварочной горелки должно производиться исключительно вдоль оси сварного шва и перпендикулярно ему.
3. Поджиг и последующее горения сварочной дуги должны выполняться при минимальном напряжении, которое обеспечит стабильность процесса. Таким образом, расстояние от электрода до поверхности стыка выбирают наименьшим.
4. Подачу вольфрамовой проволоки необходимо выполнять равномерно. При отсутствии необходимых навыков используются специальные устройства для автоматической подачи.
5. Ток обработки устанавливают максимально возможным (не ниже 250 А), что обеспечивает надлежащую скорость сварки при удержании ПВ в допустимых для данной модели инвертора рамках.

Сваривать алюминиевые конструкции с использованием защитного газа рекомендуется в следующей последовательности. Вначале к аппарату подключают баллон с аргоном (или смеси аргона с гелием). Давление газа, устанавливаемое редуктором, зависит от того, где производится сварка (в помещении, либо на открытом воздухе), а также от толщины соединяемых заготовок. В помещении достаточно расхода газа в пределах 6-8 л/мин, для наружных работ расход придется увеличить до 8-12 л/мин.

Исходные поверхности металла подготавливаются — механически и химически очищаются, а затем подогреваются до 250-3000С (последнее особенно важно при работах, которые выполняются в неотапливаемых помещениях, либо при пониженной температуре наружного воздуха). Чем толще металл, тем выше температура его подогрева. Быстрое охлаждение тонколистовых конструкций недопустимо, поскольку возрастает опасность их коробления. Очистке и высушиванию при 150-2000С подлежат также и электроды.

Очистка алюминия ведется в водном растворе щелочи, состоящего из следующих компонентов (расчет составлен на литр очистного раствора):

• Сода кальцинированная, г — 50;
• Трилон Б (натриевая соль этилендиаминтетраускусной кислоты ЭДТА), г — 50;
• Жидкое стекло, г — 30.

Раствор нагревают до 65±50С, и выдерживают в нем подготовленные кромки стыков алюминиевых деталей не менее 5 минут.

Выбор диаметра вольфрамовой проволоки определяется толщиной свариваемых изделий. Считается, что на 1 мм диаметра электрода допустимо вводить не более 35-40 А тока. Торец электрода остро затачивают, в процессе выполнения сварки он должен приобрести форму полусферы.

Вылет электрода из сопла сварочной горелки устанавливают минимальным — не более 1-2 мм. Стартовый ток для устойчивого горения дуги при сварке алюминия под аргоном обычно принимают в полтора-два раза больше, чем значения, рекомендуемые производителем сварочного инвертора, затем его можно снизить до установленных значений. Подачу вольфрамовой проволоки начинают только после того, как обеспечено устойчивое горение дуги. Длинные сварные швы получают с использованием четырехтактного режима обработки, причем ближе к концу шва ток постепенно уменьшают.

Использование аргонодуговой сварки алюминия требует определенных навыков, а также опыта эксплуатации сварочного инвертора.

Преимущества и недостатки

Сварка алюминиевых изделий аргоном имеет следующие положительные качества:

1. Более слабый, по сравнению с другими технологиями, нагрев металлических заготовок. Такое свойство помогает соединять элементы сложных конструкций.
2. Шов, получаемый при сварке в среде аргона, характеризуется повышенной прочностью и однородностью. В нем нет шлаковых вкраплений, пустот и трещин.
3. Получение равномерной глубины провара по всей протяженности соединения.

Технология имеет и недостатки, главный из которых — необходимость использования сложной аппаратуры, тонкой настройки режимов ее функционирования. Основные параметры — скорость формирования шва, равномерность распределения присадочного материала.

Если агрегат настроен некорректно, проволока в сварочную ванну поступает отдельными порциями, сварочная дуга становится нестабильной. Это повышает расход защитного газа и электрической энергии.

Алюминий — свойства и особенности

В силу своих химических и физических свойств, алюминий получил широкое распространение в различных сферах деятельности человека.

Для сварки различных конструкций или деталей могут применять не только алюминий, но и сплавы из него. Правда, сам процесс под силу только опытным сварщикам.

Потому что этот металл капризен, и чтобы сварить его качественно, нужна высокая квалификация.

Трудности сварки алюминия обусловлены рядом характерных особенностей металла:

• Высокая текучесть. Под воздействием высоких температур металл теряет прочность и в процессе сварки, расплавленная часть металла может разрушить нижнюю, нерасплавленную часть. В этом случае, алюминий просто вытечет через шов. Сложность контроля ситуации усугубляется тем, что цвет металла при нагревании не меняется. Поэтому, чтобы сохранить форму сварочной ванны, сварщики используют специальные подкладки из керамики или металла;
• Образование оксидной пленки. При взаимодействии с кислородом, на поверхности алюминия появляется пленка, свойства которой отличаются от его свойств более высокой плотностью и тугоплавкостью. Во время сварки оксид алюминия препятствует сплавлению металла в монолитный шов. Поэтому его удаляют с помощью катодного распыления. А чтобы не допустить появления оксидной пленки, зону сварки защищают от контактов с воздухом. Для этого используют аргоновую сварку;
• При достаточно высоком коэффициенте линейного расширения алюминий отличается низким модулем упругости, что может спровоцировать деформацию свариваемой конструкции. Снизить вероятность деформации можно с помощью различных технологических приемов — электросварки в оптимальном режиме или подогрева;
• Сварочный процесс способствует появлению пористости в алюминиевых сплавах. Это происходит потому, что в соединениях металла содержится водород, выход которого наружу происходит через новообразованные поры. Также, при повышенном содержании кремния возможно появление мелких кристаллизационных трещин, что может заметно ослабить сварочный шов;
• Алюминий обладает высокой теплопроводностью. Поэтому для его сваривания необходимы мощные источники сварочного тока;
• В ходе сварки в алюминиевых швах могут образоваться горячие трещины. Это происходит вследствие процессов внутренних изменений в момент застывания расплавленного металла. Чтобы предотвратить их появление, применяют специальные модификаторы, которые добавляют в сварные швы. Также, нежелательно близкое расположение швов по отношению друг к другу.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Технология аргонно-дуговой сварки
Кроме того, в домашних условиях нередки случаи, когда сварка применяется к алюминиевым сплавам неизвестной марки, что без особых материалов и специальных режимов сварки не всегда выполнимо.

Необходимое оборудование

Для сварки алюминия потребуется агрегат, подающий переменный ток. Выполнить работы с помощью устройства с постоянным параметром не получится. Лучший вариант — инверторный сварочный аппарат с режимом ТИГ.

Он должен обладать следующими функциями:

• бесконтактное возбуждение электрической дуги;
• подваривание кратера на конце соединения;
• регулирование параметров тока;
• установка временного интервала, в течение которого газ подается при отключении дуги.

Для снижения расхода аргона потребуется горелка с газовой линзой, в полость которой помещена сетка. Проходя через ячейки, газ лучше защищает сварочную ванну, расходуется медленнее. Для установки линзы предусмотрены сопла разных размеров. Детали большего диаметра обеспечивают лучшую защиту.

Для сварки используют вольфрамовые электроды, предназначенные для работы с переменным током.

Стержни вставляют в сопло с выступом 3-5 мм. При сварке чистого алюминия используют проволоку №5356, сплавов — №4043. Для ТИГ-сварки требуется аргон высокой частоты (с долей аргона не менее 98%).

Настройка аппарата

При подготовке агрегата к работе задают следующие параметры:

1. Расход газа (6-12 л). Показания считывают с манометра, расположенного ближе к шлангу. При работе в помещении выбирают величину, в 1,5 раза меньшую, чем при сварке на открытой площадке. При повышении расхода газ смешивается с воздухом, что ухудшает его защитные свойства.
2. Сила. Настройку аппарата выполняют в соответствии с толщиной соединяемых деталей. Правильно выбрать величину помогают специальные таблицы.
3. Время отключения дуги. В зависимости от толщины листового металла выбирают значения от 2 до 4 секунд.
4. Длительность подачи газа после затухания дуги — 3-5 секунд.
5. Полярность. Для алюминия выбирают значение 50/50. При работе с чистым материалом для снижения температуры нагрева регулятор тока смещают в отрицательную сторону. Для сплавов устанавливают положительные значения.

Почему при сварке алюминия нужен аргон

Вообще, со сваркой алюминия может управляться и любой другой инертный газ. Например, гелий, который еще в 40-х годах прошлого века активно применялся в США для сварки алюминиевых сплавов. Однако себестоимость аргона в разы ниже, а результирующий эффект остается таким же. Важнее знать, почему именно наличие слоя инертного газа способствует качественному соединению алюминиевых изделий.

Если тщательно соскоблить поверхностный слой на любой алюминиевой детали, то можно заметить, что под поверхностью находится блестящий металл. Однако вскоре его цвет изменится на более тусклый и это верный признак того, что на поверхности уже образовался слой окиси алюминия Al2O3 — вещества, устойчиво предохраняющего металл от дальнейшего окисления.

Если температура плавления чистого алюминия составляет 6600С, то окисной пленки — более 20000С, что существенно ограничивает технологические возможности обычных видов сварки. Кроме того, Al2O3 — вещество химически инертное и весьма твердое.

Таким образом, для сварки алюминия подойдет технология, при которой каким-либо образом удастся «содрать» эту пленку с поверхности металла и удалить ее за пределы зоны сварки. Таким источником тепла может быть только электрическая дуга. Причем дуга переменного тока, когда общее его направление будет меняться в соответствии с частотой тока в бытовой электросети, т.е. 50 Гц. Использование переменного тока для сварки алюминия решает две задачи:

• Позволяет использовать более компактные и удобные в эксплуатации сварочные инверторы (вместо громоздких сварочных преобразователей, которые требуют высокой квалификации работающего и специальной подготовки рабочего места);
• Обеспечивает надежное удаление поверхностной пленки оксида алюминия с поверхности алюминиевых заготовок, поскольку температура электрода при этом превышает граничную температуру термической стойкости Al2O3 .

Важно, что при этом обязательно необходимо соблюсти нужную полярность тока. При обратной полярности, когда анодом является электрод-инструмент, направление электронного потока направлено от электрода к заготовке. Поскольку температура в столбе дуги составляет 5000-60000С (в приконтактных областях она, правда, ниже, но все равно существенно превышает температуру плавления окиси алюминия), то обладающие огромной энергией электроны разрушают окисную пленку, очищают исходную поверхность и обеспечивают ее устойчивое плавление.

Однако наличия обратной полярности для успешной сварки алюминия недостаточно. Необходима также наружная среда, индифферентная к воздействию повышенных температур, и активно противодействующая попыткам оксида алюминия вновь восстановиться на очищенной поверхности. Эту задачу и выполняет инертный газ.

Таким образом, сварка алюминия аргоном обеспечивает необходимые устойчивость и производительность процесса, при одновременном обеспечении нужного качества сварного шва.

Подготовка деталей к сварке

Перед соединением заготовки очищают от пыли и грязи, обезжиривают растворителем. Оксидный налет снимают напильником или металлической щеткой. Использование шлифовальной машины нежелательно: остающиеся на поверхности частицы проникают в шов, снижая его прочность. С краев толстого листа срезают фаски под наклоном 45-60⁰.

Перед тем как варить алюминий аргоном, детали просушивают, прогревая до +150 ⁰C.

Для снижения вероятности прожога тонкого листа под заготовки подставляют стальную пластину — она обеспечивает отвод тепла, ускоряя сварку, снижая расход газа и энергии. Работу начинают сразу, не давая металлу окислиться.

Технология аргоновой сварки

Соединение алюминиевых деталей выполняют с учетом некоторых правил. Нарушение технологии способствует ухудшению эксплуатационных характеристик металлоконструкции.

Для начинающих сварщиков разработаны такие рекомендации:

1. Для формирования однородного шва заготовки захватывают с двух сторон.
2. Присадочный материал подают после образования сварочной ванны. Медлить нельзя, это приводит к появлению прожога.
3. Длина дуги при аргоновой сварке составляет 3 мм.
4. Электрод размещают под углом 80⁰. Проволоку выставляют перпендикулярно стержню. Плавная подача расходного материала снижает вероятность образования брызг.
5. При сварке тонких листов стержень ведут вдоль стыка в продольном направлении. При работе с толстыми заготовками допускаются выполнение поперечных движений.
6. Завершают работу, нажимая кнопку включения таймера затухания дуги.
7. Горелку оставляют в неизменном положении до окончания подачи аргона.

Источник: melt-spb.ru

MIG сварка алюминия или сварка алюминия полуавтоматом

Даже дети знают, что алюминий обычно вариться вольфрамовым электродом в среде аргона (TIG сварка). Но, то что люминьку можно сваривать полуавтоматом известно не всем.
Для такого процесса нужен мощный полуавтомат, с такой же протяжкой. Моя самоделка подходит по всем параметрам www.drive2.ru/l/288230376152884642/ . Кстати, уже пять лет без единой серьезной поломки этот агрегат трудится в моей мастерской, каждый день, на благо автомобилей клиентов, уничтожая иногда по 5 кг проволоки за 2 дня:)
Также желательная тефлоновая вставка в рукав, продается в сварочных магазинах, хотя я работаю без проблем без нее. Наконечник под алюминий берем на 0.2 мм больше чем диаметр проволоки. Если проволока 0,8 мм то наконечник нужно брать 1 мм, если проволока 1 мм тогда наконечник 1,2 и т. д. Либо купить специально наконечник под алюминиевую проволоку. Защитным газом для нашего вида сварки будет не углекислота или смесь а чистый аргон. Ну и как вы поняли сама проволока тоже должна быть из алюминия, хотя я видел попытки «умельцев» варить алюминий обычной стальной СВ08Г2С:).

Полный размер

Для штампованных и литых деталей нужно использовать разные виды проволоки ER 5356 и ER4043 соответственно, точно также как и при TIG сварке.

Полуавтоматическая сварка, конечно, не дотягивает до ювелирности TIGa, но по продуктивности превосходит его намного. Когда нужно что-то наплавить, или заварить зазор то тут полуавтомат лидирует с отрывом. На заводах из-за высокой продуктивности используют именно MIG.
Например ремонт клапанной крышки от ВАЗ 2105, которую я специально для этой записи сначала повредил молотком заняла не более 3 мин.

Источник: www.drive2.ru